1.2 多媒体技术

1.什么是多媒体

多媒体（Multimedia）是信息技术里一个较新的应用领域，许多人都注意到了多媒体的巨大市场潜力和广阔的应用前景，但对于多媒体的定义和界定的范围可谓是众说纷纭。

对多媒体技术，可简单地理解为一种以交互方式将文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息，经过计算机设备的获取、编辑、存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。特别是它能够将图形、图像和声音结合起来，表达客观事物，在方式上非常生动、直观，易被人们接受。

多媒体具有多样化、交互性和集成性3个关键特性。

● 多样化指的是信息媒体的多样化。

● 交互性是指提供人们多种交互控制能力。

● 集成性是指不同媒体信息、不同视听设备及软、硬件的有机结合。

多媒体以其丰富多彩的媒体表现形式、高超的交互能力、高度的集成性、灵活多变的适应性得到了广泛的应用，并形成了新的行业。

2.多媒体的关键技术

要进一步推动多媒体技术的应用，加快多媒体产品的实用化、产业化和商品化的步伐，首先就要研究多媒体的关键技术，其中主要包括数据压缩与解压缩、媒体同步、多媒体网络、超媒体等关键技术。这里简单介绍一下视频和音频数据的压缩和解压缩技术。

多媒体计算机系统要求具有综合处理声、图、文信息的能力。高质量的多媒体系统要求面向三维图形、立体声音、真彩色高保真全屏幕运动画面。为了达到满意的效果，要求实时地处理大量数字化视频、音频信息，这对计算机及通信系统的处理、存储、传输能力是一个严峻的挑战。

如一幅640×480中等分辨率的彩色图像（24位/像素）数据量约为640×480×24=7372800（位），也就是7.03兆字节/帧，如果运动图像要以每秒30帧或25帧的速度播放时，则视频信号传输速率为210MB/s。如果存放在600MB的光盘中，只能播放20s（600MB是指字节，相当于600×8=4800bit，4800/210约等于22）。

网上在线观看视频，意味着网络带宽必须为200M以上，而目前的带宽一般为2M，显然不行。

对于音频信号，以激光唱片CD声音数据为例，如果采样频率为44.1kHz，采样点量化为16bit双通道立体声，1.44MB的软磁盘只能存放8s的数据。

综上所述，视频和音频信号数据量大，传输速度要求高。考虑到目前计算机无法满足以上的要求，因此，对多媒体信息必须进行实时的压缩和解压缩。

3.MPEG

MPEG的全称是运动图像专家组（Moving Picture Experts Group），是专门制定多媒体领域内的国际标准的一个组织。该组织成立于1988年，由全世界大约300名多媒体技术专家组成，包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统（视音频同步）3个部分。

MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的，基本方法是在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。MPEG压缩标准可实现帧之间的压缩，其平均压缩比可达50∶1，压缩率比较高，且又有统一的格式，兼容性好。

在多媒体数据压缩标准中，较多采用MPEG系列标准，包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。

MPEG-1是MPEG组织于1992年提出的第一个具有广泛影响的多媒体国际标准。MPEG-1标准的正式名称为“基于数字存储媒体运动图像和声音的压缩标准”。可见，MPEG-1主要着眼于解决多媒体的存储问题。由于MPEG-1的成功制定，以VCD和MP3为代表的MPEG-1产品在世界范围内迅速普及。

MPEG-2主要针对高清晰度电视（HDTV）的需要，传输速率为10Mbit/s，与MPEG-1兼容，适用于1.5～60Mbit/s，甚至更高的编码范围。MPEG-2有每秒30帧704×480的分辨率，是MPEG-1播放速度的4倍。它适用于高要求的广播和娱乐应用程序，如DSS卫星广播和DVD。MPEG-2是家用视频制式（VHS）录像带分辨率的两倍。MPEG-2解码芯片如图1-12所示。

MPEG-4是为在互联网上或移动通信设备（例如移动电话）上实时传输音/视频信号而制定的最新MPEG标准。MPEG-4采用Object Based方式解压缩，压缩比指标远远优于以上几种，压缩倍数为450倍（静态图像可达800倍），分辨率从320×240到1280×1024，这是同质量的MPEG-1和MPEG-2的10倍多。

目前，MPEG组织正在讨论和制定MPEG-7标准，MPEG-7标准的正式名称叫“多媒体描述接口”。MPEG制定这个标准的主要目的，是为了解决多媒体内容的检索问题。通过这个标准，MPEG希望对以各种形式存储的多媒体结构有一个合理的描述，通过这个描述，用户可以方便地根据内容访问多媒体信息。在MPEG-7体系下，用户可以更加自由地访问媒体。比如，用户可以在众多的新闻节目中寻找自己关心的新闻，可以跳过不想看的内容而直接按自己的意愿收看精彩的射门集锦；在互联网上，用户输入若干关键词就可以找到自己需要的克林顿的演讲、贝多芬的交响乐等。

4.流媒体

流媒体又称流式媒体，指在计算机网络（尤其是中、低带宽的Internet/Intranet）中使用流式传输技术传输连续的媒体。浏览者可以一边下载一边收听、收看多媒体文件，而无需等待整个文件下载完毕后再播放，并且不占用客户硬盘空间。整个过程的实现涉及流媒体数据的采集、压缩、存储、传输以及网络通信等多项技术。

流媒体对网络带宽的要求并不是没有，而是在原来的基础上降低了许多。当网络带宽低于流媒体带宽时，或网络堵塞时，会造成图像和声音的停顿和不连贯。为了达到流畅的效果，通常都会采用压缩编码工具对音频和视频进行压缩编码，在影音品质可以接受的范围内，降低其品质以减小文件，保证流媒体传播的顺畅。